7月24日，搭載問天實(shí)驗艙的長(zhǎng)征五号B遙三運載火箭組合體，在中(zhōng)國文昌航(háng)天發射場點火起(qǐ)飛。問(wèn)天實驗艙發射任務是中國空間站(zhàn)進入建造(zào)階(jiē)段後的第三次發射。

問天實驗艙發(fā)射後，将(jiāng)與中國空間站進行對接，這也是空間(jiān)站首次在有航天員的狀态下迎接航天器來訪。

值得注意的(de)是，長征五号B運載火箭是我國首次進(jìn)行大推力火箭“零窗口”發射，發(fā)射(shè)時間誤差将(jiāng)控制(zhì)在一秒以内。

除此(cǐ)之外，長征五号(hào)B運(yùn)載火箭執行(háng)此次發射任務，是我國迄今為止發射的(de)重載荷。作為我國目前近地軌道運載能力(lì)大的新一代運載火箭(jiàn)，其擁有長達20.5米的國内大整流罩，近地軌道運載能力達到(dào)25噸級。

圖片來源：央視新聞

航天員(yuán)在軌迎接航天器未來也是中(zhōng)國空間站的常态。中國空間站之後将實現航天員乘組在軌(guǐ)輪換，這意味着航天員需要在軌迎接天(tiān)舟貨運飛船(chuán)、神舟載人飛船等航天器的到來。神舟(zhōu)十四号航天員此次在軌迎接問天實驗艙，将為後續任務提供經驗參考，特别是(shì)計劃明年(nián)發射的巡天望遠鏡，也需要定期停靠到空間站(zhàn)，由航天(tiān)員進(jìn)行維(wéi)護。

問天實驗艙抵達後，中(zhōng)國空間站(zhàn)的規模将進一步(bù)增(zēng)大。航天員會開啟艙内的生命維(wéi)持系統，組裝好科學實驗櫃逐步開展空間實驗，而新的太(tài)空授課進程也會随着實驗開(kāi)展在問天艙進行。

回首中國航天事業從無到有、從小(xiǎo)到大，已(yǐ)經走過整整六十五個年頭。

六十五年來的重(zhòng)大事件，若隻是簡(jiǎn)單将其縮影，它可(kě)以隻(zhī)是一段文字(zì)亦或者一張圖片，但航天人勇攀天(tiān)地之梯的接力，如(rú)同聖火傳(chuán)遞，在一代一代的傳承着，材料人亦是其中重要的(de)一環。

縱觀航空航天技術發(fā)展(zhǎn)史，屢見新材料應用或技術(shù)突(tū)破(pò)帶(dài)來的重大進步。借神州十(shí)三号飛天之際，新材料在線^®為大家(jiā)總結了航空航天發動機(jī)用材料、近10餘年(nián)與(yǔ)新材料緊密相關的航(háng)空航天技術(shù)突破、我(wǒ)國材料人為航空(kōng)航(háng)天國之重器書寫過(guò)的精彩篇章。

01-揭秘航空航天發動機用材(cái)料

在航空(kōng)航天(tiān)領域，發動機是重點，也是(shì)工業基礎和技術水平的體(tǐ)現。

合金

1、鋁合金

鋁合(hé)金具有比(bǐ)模量與(yǔ)比強度高、耐腐蝕性能好、加工(gōng)性能(néng)好、成本低廉等突出優點，因此被認為是航空航天工業中用(yòng)量起着(zhe)至關重要的作用。

主要應用位置：發動(dòng)機艙、艙體結構、承(chéng)載壁闆、梁、儀器安裝框架、燃料儲箱等。

2、钛合金

與鋁、鎂(měi)、鋼等(děng)金屬材(cái)料相比，钛合金具(jù)有比強度很高、抗腐蝕性(xìng)能良好、抗疲勞(láo)性能良好、熱導(dǎo)率和線膨脹系數小等優點，可以在350~450℃以下長期使用，低溫(wēn)可使(shǐ)用到-196℃。

主要應用位置：航空發動機的壓氣機葉片、機(jī)匣、發動機艙和隔熱闆等。

3、超高強度鋼

超高強度鋼具有很高的抗拉強度和足夠的韌性，并且有良好(hǎo)的焊接性和成形性。

主要應用(yòng)位置：航(háng)天發動機殼體、發(fā)動機(jī)噴管、軸承(chéng)和傳動齒輪。

4、鎂合金

鎂(měi)合金是輕的金屬結構材料(liào)，具有密度小、比強度高、抗震能力強、可承受較大沖擊載荷等特點。

主要應用位置(zhì)：航(háng)天發動(dòng)機機匣、齒輪箱等。

複合材料

航空發動機的發展之快，尤其是越來越嚴苛的溫度(dù)和重量要(yào)求(qiú)，漸進提高的傳統材料已然(rán)不能滿足，轉而呼喚材料科學開辟新的體系，那就是複合材料。根據複(fú)合材料各自的特點，可(kě)用于發動機不同的零部件上。

1、碳碳複合材料

C/C基複合(hé)材料，即碳纖維增強碳基(jī)本複合材料，它把碳的難熔性(xìng)與(yǔ)碳纖維的高強度及高剛性結(jié)合于一(yī)體，使其呈(chéng)現出非脆(cuì)性破(pò)壞。由于它具有重量(liàng)輕、高強度，優越(yuè)的熱穩定性和極好(hǎo)的熱傳導性，是當今理想的耐高溫材料，特别是在(zài) 1000-1300℃的高溫環境下，它的強度不僅(jǐn)沒有下(xià)降，反而有所(suǒ)提高。是近年來受重視的一種更耐高溫的新(xīn)材料(liào)。顯著的優點是耐高溫（大約2200℃）和低密度，可(kě)使(shǐ)發動機(jī)大幅度減(jiǎn)重，以提高(gāo)推重比(bǐ)。

主要應用位置：碳碳複合材料(liào)如果能夠解決表面以(yǐ)及界面在中溫時的氧化問題，并能在制備時提高緻密化速度，并降低(dī)成本，則有(yǒu)望在航空(kōng)發動機中得到(dào)大量的實際應用。

目前已有部分應用，例如美國的F119發動機上的加力燃燒室(shì)的尾噴管，F100發(fā)動機的(de)噴嘴及燃(rán)燒室噴管，F120驗證機燃燒室的部分零(líng)件(jiàn)已采用C/C基複合(hé)材料制造。法國的M88-2發動機，幻影2000型發(fā)動機的加力燃燒室噴油杆、隔熱屏、噴管等也都采用了C/C基複合材料。

2、陶瓷(cí)基複合材(cái)料(liào)

陶瓷基複合材料(liào)（CMC）由于其本身耐溫高、密度低的優勢，在航空發動機上的應用呈現出從低(dī)溫向高(gāo)溫、從冷端向熱端部件、從靜(jìng)子向轉子的發展趨勢。

CMC材料具有(yǒu)耐溫高、密度低、類似金屬的斷裂行為、對裂紋不敏感、不發生災難性損毀等優異(yì)性能，有望(wàng)取代高溫合金滿(mǎn)足熱端部件在更(gèng)高溫度環境下的使用，不僅有利于大幅減重，而且還可(kě)以節約甚至無須冷氣，從而提高(gāo)總壓比(bǐ)，實現(xiàn)在高溫合金耐(nài)溫基礎上進一步提升(shēng)工作溫度400～500℃，結構減重50%～70%，成為航空發動機(jī)升級換代的關鍵熱結構用材(cái)。

主要應用位置：短期目标(biāo)為尾噴管、火焰(yàn)穩定器、渦輪(lún)罩環等；中期目标是應(yīng)用在低壓渦輪葉片、燃(rán)燒室、内錐體等；遠期目标鎖定在高壓渦輪葉片、高壓(yā)壓氣機和導(dǎo)向葉片等應(yīng)用。

3、樹脂基複合材料

先進(jìn)樹脂基複合材料是以高性能(néng)纖(xiān)維為增強體、高性(xìng)能樹(shù)脂為基體的複合材料。與傳統(tǒng)的鋼、鋁合金結(jié)構材料相比,它的密度約為鋼(gāng)的1/5,鋁合金的1/2,且比強度與比模量遠高于後二者。

主要(yào)應用位置：航空發動機冷端部件(風扇機匣、壓氣機葉片、進氣機匣等)和發動機短艙、反推力裝置等部件上得到廣泛應用。

4、金屬基複合材(cái)料

金屬基複合材料主要是指以Al、Mg等輕金屬為基體的複合材料。在航空和宇航方面(miàn)主要用它來代替輕但有毒的(de)铍。這(zhè)類材料具有優良的橫向性能、低消(xiāo)耗和(hé)優良的可(kě)加工(gōng)性,已成為在許(xǔ)多應(yīng)用(yòng)領域具商業吸(xī)引力的材料,并且在國外已實現商品化。

主要應用位置：适合用作發動機的中溫段部件。

02-“料要成材，材要成器，器要好用(yòng)”

在過去的10餘年間(jiān)，航空航(háng)天技(jì)術取得了長足(zú)的進步，新技術總是不斷(duàn)湧現，其中屢屢出(chū)現新材(cái)料的身影(yǐng)。

焦點一：增材制造技術突飛猛進

盡管增材制造不是十年來的新事物，但在過去(qù)的十年中，增材制造(zào)應用領域迅速(sù)上升。增材制造通過形成成百上千個層來“印(yìn)刷”三維零件，從而完成了(le)航空航天零部件(jiàn)的制造(zào)。

在2000年代，增材制造是一種新穎(yǐng)的技術。但是，随着技術的進步，增材制造現已用于使用包括金屬和聚合物在内的多種材料來制造航空航(háng)天零部件。增材制造(zào)使工程師和(hé)航空航天制造商可以創建極其複雜的零件，而這(zhè)些零件可能無(wú)法通過傳統的(de)減法方法來制造。使(shǐ)用增材制造工藝制(zhì)造的這些複雜零件可以(yǐ)減輕重量，提高性能并提(tí)高發動機的燃油效率。

焦點二：碳纖維(wéi)、石墨烯等新材料大量應用(yòng)

在過去的(de)十年中，航空航天業采用了幾(jǐ)種新材料，這些(xiē)新材料正在改變航空航天船(chuán)的設計方式。在過去的(de)幾年中，航空研(yán)究人員和制造(zào)商越來越多地朝着複合材料的方向發展。

波音公司發布了787 Dreamliner飛機，徹底改變了商用飛機(jī)。該飛機的機體由大約50％的碳纖維和其他複合材料(liào)組成。像787 Dreamliner所(suǒ)使用的複(fú)合材料，以及在其他飛機制造商和模型中使用的複合材料(liào)在(zài)某些情(qíng)況下，與由不鏽鋼、鋁和钛制成的傳(chuán)統部件相比(bǐ)，具有更大的優勢。這些優點包括(kuò)減輕重量、改善的耐腐蝕性和在某(mǒu)些情況下改善的機械性能。

航空航天材料領域的另一個令人振奮的新發展(zhǎn)是使用(yòng)石墨烯等納米材料。石墨烯是一種極薄的材料，可用作其他(tā)材料的(de)塗層，具有出(chū)色的耐腐(fǔ)蝕性和導電性。石墨烯在航空航天工業中的潛在應用包括可大大改善電氣設備使用壽命的電氣部件塗料和可用(yòng)于通過電傳(chuán)輸快速為飛機和其他航空航天器除冰的翼型塗料。

03-“了不起的航天人(rén)，了不(bú)起的材料人”

72年來，中(zhōng)國航天事業一次次突破技術(shù)難關，每一次關鍵技術的突破都承載着國人的夢想，凝聚着中國智(zhì)慧，也彰顯出中國制造和新(xīn)材料不斷增強的實力。

中國顆人造地球衛星發射

1970年4月，中國(guó)顆人造地球衛星“東(dōng)方紅一号”在酒泉衛星發射中心成功發射，由此開(kāi)創了中國航天史(shǐ)的新紀(jì)元，北京科(kē)技大學為其殼體用低合金超高強度鋼(gāng)的成功研制(zhì)發(fā)揮(huī)了重(zhòng)要作用。

（圖片來源：工信(xìn)微報公衆号）

我國艘載人飛船發射

2003年(nián)10月，我國艘載人飛船神(shén)州五(wǔ)号成(chéng)功發射。天馬新材的(de)電子陶瓷基闆用氧化鋁，成功應用在發射器(qì)的芯片上，與位航天員楊利偉一起飛入太空。

（圖片來源：央視新聞）

北鬥三号系統正式開通

2020年7月(yuè)，北鬥三号(hào)全球衛(wèi)星導航系統正式開通，我國成為世界上第三(sān)個獨立擁有全球衛星導航系統的國家。佳(jiā)利電子基于微波陶瓷技術，開發了北鬥衛星接收天線(xiàn)。

（圖片來源：央視新聞）

祝融号成功(gōng)降落火(huǒ)星

2021年5月，中(zhōng)國首輛火(huǒ)星車“祝融号”從“天問一号(hào)”飛船中分離并下(xià)降，成功降落到火星地面。西安交通大(dà)學研制出的新型鎂锂合金用(yòng)于其中。作為目前世界上輕的金屬結構(gòu)材料(liào)，它幫助實現了探測器的輕量化，為“祝(zhù)融号”長期工作及着陸保駕護航。

（圖片(piàn)來源：中國航天科技集團公衆号）

航空航(háng)天事業正在不斷發展，中國新材料(liào)砥砺奮進，支撐着中國制(zhì)造崛起，寫下一段段令人(rén)熱血澎湃的(de)故事。曆史證(zhèng)明，成功不是一夜之間的，材料人對航空航天材料不斷探索的決心絕(jué)不停止！

本文内容綜合自新華社、央視網、中新社、澎湃新聞；本文除已注明(míng)來源的(de)圖片都來自圖蟲創意